《鋼的化學(xué)熱處理》PPT課件

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1、第十一章鋼的化學(xué)熱處理111.1化學(xué)熱處理概述機(jī)械零件的失效和破壞，大多數(shù)都萌發(fā)在工件的表面層，特別在可能引起磨損、疲勞、金屬腐蝕、氧化等條件下工作的零件，其表面層的性能就顯得尤為重要。㈠化學(xué)熱處理的概念鋼的化學(xué)熱處理：是將鋼件置于特定的活性介質(zhì)中加熱保溫，使一種或幾種元素滲入鋼件表層，從而改變鋼件表層化學(xué)成分和組織，達(dá)到改進(jìn)表面性能，滿足技術(shù)要求的熱處理過程。2經(jīng)化學(xué)熱處理后的鋼件，實質(zhì)上可以認(rèn)為是一種特殊復(fù)合材料。經(jīng)化學(xué)熱處理后的鋼件滲入了合金元素的材料原始成分的鋼緊密的晶體型結(jié)合遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)于電鍍等表面涂

2、覆技術(shù)所獲得的心、表部之間的結(jié)合3㈡化學(xué)熱處理的目的在表面形成高硬層在鋼件表面形成減磨、抗粘結(jié)薄膜在鋼件表面同時形成高硬層與抗粘或減磨薄膜提高零件的耐磨性提高零件的疲勞強(qiáng)度提高零件的抗蝕性提高零件的抗高溫氧化性⑴提高零件的耐磨性目的有四4在表面形成高硬層在表面形成減磨、抗粘結(jié)薄膜在表面同時形成高硬層與抗粘或減磨薄膜鋼件滲碳淬火可獲得高碳M硬化表層；合金鋼件滲氮可獲得合金氮化物的彌散硬化表層。蒸汽表面處理產(chǎn)生的Fe3O4薄膜有抗粘結(jié)的作用，表面硫化獲得的FeS薄膜可兼有減磨與抗粘結(jié)的作用。近年來發(fā)展起來的多元

3、共滲工藝，如氧氮共滲，硫氮共滲，碳氮硫氧硼五元共滲等。5化學(xué)熱處理方法表面硬化的優(yōu)勢提高表面硬度時，仍能保持心部處于較好的韌性狀態(tài)化學(xué)熱處理同時改變鋼件表層的化學(xué)成分與組織如果滲入元素選擇適當(dāng)能更好地解決鋼件硬化與其韌性的矛盾比表面淬火硬化方法的效果更好可獲得適應(yīng)零件多種性能要求的表面層6滲碳、滲氮、軟氮化和碳氮共滲等方法，都可使鋼零件在表面強(qiáng)化的同時，在零件表面形成殘余壓應(yīng)力，有效地提高零件的疲勞強(qiáng)度。⑵提高零件的疲勞強(qiáng)度鋼件滲鋁、滲鉻、滲硅后，與氧或腐蝕介質(zhì)作用形成致密、穩(wěn)定的Al2O3、Cr2O3、S

4、iO2保護(hù)膜，提高抗蝕性及高溫抗氧化性。⑶提高零件的抗蝕性⑷提高零件的抗高溫氧化性例如滲氮可提高零件抗大氣腐蝕性能7㈢化學(xué)熱處理的分類目前工業(yè)上廣泛使用的化學(xué)熱處理方法，就是在鋼件表面滲入一種或多種元素，即滲入法。根據(jù)所滲入的元素，可以將化學(xué)熱處理分為滲碳、滲氮、滲硫、滲硼、滲鋁、滲釩、滲鉻等。如果同時滲入兩種以上的元素，則稱之為共滲，如碳氮共滲、鉻硅鋁共滲等。鋼中滲入的元素，可能溶入鐵中形成固溶體，也可能與鐵形成某種化合物，總之滲入的元素與基體金屬之間具有相互作用。89目前生產(chǎn)中最常用的化學(xué)熱處理是滲碳、

5、滲氮、碳氮共滲、滲硼和滲鋁等。㈣化學(xué)熱處理的基本過程滲入法化學(xué)熱處理的基本過程分解吸收擴(kuò)散鋼件周圍的介質(zhì)分解，以形成滲入元素的活性原子活性原子被鋼件吸收，其先決條件是活性原子能夠溶解于鋼件表層金屬中滲入原子在基體金屬中的擴(kuò)散，是化學(xué)熱處理得以進(jìn)行和獲得一定深度滲層的保證1011.2鋼的滲碳滲碳：就是將鋼件置于具有足夠碳勢的介質(zhì)中加熱到奧氏體狀態(tài)并保溫，使其表層形成一個富碳層的熱處理工藝。滲碳種類最常用常用氣體滲碳固體滲碳液體滲碳碳勢可控生產(chǎn)效率高勞動條件好便于直接淬火等11滲碳用鋼：為低碳鋼及低碳合金鋼，如

6、20、20Cr、20CrMnTi、20CrMnMo、18Cr2Ni4W等。滲碳的目的提高零件表層的含碳量提高表層硬度，增強(qiáng)零件的抗磨損能力同時保持心部的良好韌性主要用于那些對表面有較高耐磨性要求、并承受較大沖擊載荷的零件12氣氛的主要組成物都是CO、CO2、CH4、H2和H2O等5種氣體；其中CO和CH4起滲碳作用，其余的起脫碳作用。㈠滲碳原理⑴滲碳介質(zhì)的分解工業(yè)氣體滲碳方法的主要類型在爐中產(chǎn)生所需要的滲碳?xì)夥湛煽貧夥眨細(xì)浠衔餁怏w含碳的有機(jī)液體13在滲碳爐中，與滲碳有關(guān)的最主要反應(yīng)有如下四個在所供應(yīng)的原

7、料氣氛組成穩(wěn)定的情況下，只要控制氣氛中微量的CO2、H2O、CH4或O2中的任何一個的含量，就可達(dá)到控制滲碳爐中碳勢的目的.14通常，生產(chǎn)中多采用露點(diǎn)儀來控制氣氛中的H2O含量；因為氣氛的露點(diǎn)與氣氛中的含水量具有很好的對應(yīng)關(guān)系，即含水量越高、露點(diǎn)就越高；15生產(chǎn)中或者采用紅外線儀來控制CO2的含量；16或者采用氧探頭來控制氣氛中O2含量。無論采用上述哪種方法，都可以達(dá)到控制滲碳爐中滲碳?xì)夥仗紕莸哪康?。在實際生產(chǎn)中，滲碳時間往往比較短，必須根據(jù)氣氛種類、表面碳含量要求、滲碳溫度和滲碳時間等因素確定出一個在不平

8、衡情況下的合適碳勢，才能真正保證滲碳工件所需的表面含碳量；同時還需采用多參數(shù)控制法來減少碳勢控制的誤差。17工件表面必須清潔；爐氣需要具有良好的循環(huán)：活性碳原子被吸收后，剩下的CO2、H2或H2O等脫碳?xì)夥招枰患皶r排出；控制好分解和吸收兩個階段的速度，使之恰當(dāng)配合：如果分解速度大于吸收速度，將在工件表面形成積碳，從而影響吸收速度。⑵碳原子的吸收要使反應(yīng)生成的活性碳原子被鋼件表面吸收，必須滿足以下條件：18碳原子